[發明專利]一種工控系統安全態勢預測方法和系統

在審

• 申請號: 202111491381.4
• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN114168967A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 安樹勇;段美前;高守;游波;冉德旺;范宇;項瀅
• 申請（專利權）人: 重慶大唐國際彭水水電開發有限公司
• 主分類號: G06F21/57
• 分類號: G06F21/57;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 廈門福貝知識產權代理事務所(普通合伙) 35235
• 代理人: 陳遠洋

本申請公開了一種基于卷積時序神經網絡的工控網絡安全態勢預測方法，其主要包括如下步驟：獲取工控系統中用于表征系統狀態信息數據的安全態勢評估要素，構建態勢評估指標體系，并計算獲取所述工控安全態勢值；基于卷積神經網絡模型獲取所述態勢要素與所述態勢值之間的規律，評估工控安全態勢，獲取序列態勢評估值；以所述序列態勢評估值為輸入特征，構建長短時記憶循環神經網絡預測模型，進行工控系統安全態勢預測。該方法能夠定量的描述出未來工控網絡安全狀態的變化情況，確定未來工控網絡安全態勢的變化趨勢。

技術領域

本申請屬于工控網絡安全態勢感知技術領域，具體的涉及一種基于卷積時序神經網絡的工控安全態勢預測方法。

背景技術

隨著工業控制系統(Industrial Control System,ICS，簡稱工控系統)信息化過程 的推進，工業控制系統逐漸由以往的封閉式走向如今的網絡化。工控系統主要是由各種自動化設備和實現實時數據采集、監測功能的過程控制組件共同構成。工控設備目 前已廣泛應用于能源、交通與電力等國家重要基礎行業當中，工業控制系統在公共服 務領域的廣泛應用，使得其安全問題不僅關系到國家基礎公共安全，同時也影響到人 民的衣食住行等日常生活。而工業控制系統與互聯網的深度融合使其暴露在很多威脅 和攻擊之下，這對國家安全、經濟發展和社會穩定等方面產生了嚴重影響，所以在當 前工業化與信息化結合的浪潮中如何保證工控系統信息的安全性是當前需要解決的 首要問題。

態勢評估與態勢預測技術是態勢感知的關鍵。工控安全態勢評估和預測可以從宏觀、綜合、全面的角度分析工控網絡安全性的需求，為現場操作人員采取相應的措施 提供依據，同時加強相關管理部門和聯網單位進行工控網絡安全監管時所采用的技術 手段，提升其對工控網絡安全的風險分析能力和應急處置能力。

我國的工業化與信息化現在正處在深度融合階段，工業控制網絡在保護需求、響應時間與更新周期等方面的要求與信息網絡存在較大差異，使得目前面向信息網絡的 安全防御理論和技術不能直接應用到工業控制網絡的安全防御之中。缺乏對于工業控 制網絡運行狀態的實時感知與預測，即無法發現正在發生的攻擊行為，無法預測網絡 運行的趨勢，貽誤制止攻擊者的最佳時機，是目前工業控制網絡安全防御建設工作中 亟待解決的問題之一。

態勢感知是在指定的某一時間與空間內，獲取對目標狀態有影響的態勢因素，并對這些因素進行分析整理，評估目標當前的狀態，并對目標未來一段時間內的狀態進 行預測。態勢感知是一種從宏觀角度去理解系統現狀，判斷是否遭受攻擊，并預測系 統未來發展趨勢，從而提前做好防護動作，阻止系統態勢進一步惡化的手段。工控網 絡安全態勢已經成為工控行業與學術界關注的焦點問題。

工控網絡安全態勢感知可分為態勢要素獲取、態勢評估與態勢預測三個步驟。態勢評估是指在一定的時空環境中感知相關網絡安全元素的前提下，對獲得的大量異構 數據進行提煉、融合和分析，并根據特定的態勢評估算法來量化當前網絡安全狀態。 態勢預測是在態勢評估計算出網絡安全態勢值的前提下，結合實時態勢值和歷史態勢 值并根據一定的預測方法發現潛在的威脅和風險，并計算未來一段時間的網絡安全態 勢值從而定量的描述未來網絡安全狀態的變化情況。態勢預測是工控網絡安全態勢感 知的最終目的。隨著機器學習和深度學習的不斷發展，許多專家嘗試著在新的領域預 測網絡安全態勢。人工智能技術在近幾年是大家研究的重點對象，在圖像分類、可視 化等方面的應用效果顯著，在工控網絡安全方面的應用還需要不斷地探索和創新。